超灵敏荧光素酶报告系统揭示低水平肝外mRNA表达，增强脂质纳米颗粒的表观生物分布

报告基因mRNA被广泛用于筛选脂质纳米颗粒（LNP）制剂，并表征体内功能性mRNA表达；然而，传统的萤火虫荧光素酶（FLuc）成像难以检测低水平表达。因此，微弱或缺失的FLuc信号可能被误认为LNP递送或翻译失败，从而导致某些制剂被排除，并忽视肝外组织或脱靶表达。在本研究中，我们比较了采用D-荧光素的FLuc与一种采用荧光呋喃嗪（FFz）检测的超灵敏NLuc-GFP生物发光共振能量转移荧光素酶报告系统；两者均在小鼠静脉给药后使用SM-102和U105 LNP进行评估。两种报告系统均显示表达主要集中于肝脏和脾脏。然而，NLuc-GFP/FFz产生了显著更高的光子输出，并在脑、心脏、肾脏、淋巴结及其他FLuc活性微弱或无法检测的组织中检测到了报告基因活性。综上所述，我们表明，传统FLuc成像可能低估mRNA递送水平，这并不一定是因为LNP未能到达组织或未能将mRNA递送至组织，而可能是因为低水平的FLuc表达低于其检测灵敏度。该局限性可能导致对非靶器官中mRNA递送及非预期蛋白表达的低估。因此，我们建立了一套可重复的工作流程，涵盖报告基因设计、LNP制备与表征、受控的报告系统比较、离体器官成像，以及一种具有成本效益的DSPE-PEG2000胶束FFz制剂。该流程提供了一个更为灵敏的评估框架，可在临床前mRNA-LNP筛选和安全性评估过程中提高对低水平功能性表达的检测能力及结果解读水平。

报告基因mRNA被广泛用于筛选脂质纳米颗粒（LNP）制剂，并表征体内功能性mRNA的表达。然而，传统的萤火虫荧光素酶（FLuc）成像难以检测低水平表达。因此，微弱或缺失的FLuc信号可能被误解为LNP递送或翻译失败，从而导致某些制剂被排除，并忽视肝外组织或脱靶表达。在本研究中，我们比较了FLuc/D-荧光素与一种采用荧光呋喃嗪（FFz）检测的超灵敏NLuc-GFP生物发光共振能量转移荧光素酶报告系统；在小鼠静脉给药后，使用SM-102和U105 LNP进行评估。两种报告系统均显示表达主要分布于肝脏和脾脏。然而，NLuc-GFP/FFz产生了显著更高的光子输出，并在脑、心脏、肾脏、淋巴结及其他FLuc活性微弱或无法检测的组织中检测到了报告活性。总体而言，我们表明，传统FLuc成像可能低估mRNA递送水平，这并不一定是因为LNP未能到达组织或未能将mRNA递送至组织，而可能是由于低水平的FLuc表达低于其检测方法的灵敏度。该局限性可能导致对mRNA递送以及非靶器官中非预期蛋白表达的低估。因此，我们描述了一套具有良好重复性的工作流程，涵盖报告系统设计、LNP制备与表征、受控的报告系统比较、离体器官成像，以及具有成本效益的DSPE-PEG2000胶束FFz制剂。该流程提供了一个更为灵敏的框架，可在临床前mRNA-LNP筛选和安全性评估过程中，提高对低水平功能性表达的检测能力及结果解读水平。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.15.751785v1?rss=1

🏷️ 脂质纳米颗粒 mRNA递送 荧光素酶报告系统 生物分布 肝外表达 生物发光成像